物理知识在社会生活与科学技术中的应用VIP专享

联系实际类试题的物理模型往往较为简单，大部分文字只是基于生活背景和科技事件完整性、严密性的必要表达。这类试题往往是起点高但落点低，只要运用学过的对应物理知识即可顺利解决，【案例】（2010 北京） 23．（18 分）利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图1，将一金属或半导体薄片垂直置于磁场B 中，在薄片的两个侧面 a、b 间通以电流 I 时，另外两侧 c、f 间产生电势差，这一现象称为霍尔效应。其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累，于是c、f 间建立起电场EH，同时产生霍尔电势差UH。当电荷所受的电场力和洛伦兹力处处相等时，EH 和 UH 达到稳定值， UH 的大小与 I 和 B 以及霍尔元件厚度d 之间满足关系式dIBRUHH，其中比例系数 RH 称为霍尔系数，仅与材料性质有关。⑴设半导体薄片的宽度（c、f 间距）为 l，请写出 UH 和 EH 的关系式；若半导体材料是电子导电的，请判断图1 中 c、f 哪端的电势高；⑵已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为n，电子的电荷量为e，请导出霍尔系数 RH 的表达式、（通过横截面积S 的电流 I=nevS，其中 v 是导电电子定向移动的平均速率）；⑶图 2 是霍尔测速仪的示意图， 将非磁性圆盘固定在转轴上， 圆盘的周边等距离地嵌装着 m 个永磁体，相邻永磁体的极性相反。霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近。当圆盘匀速转动时，霍尔元件输出的电压脉动信号图像如图3 所示。a．若在时间 t 内，霍尔元件输出的脉冲数目为P，请导出圆盘转速N 的表达式。b．利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程。除此之外，请你展开“智慧的翅膀”，提出另一个实例或设想。23．⑴UH=EHl c 端电势高⑵RH=ne1⑶a．mtPNb．略【案例】（2011）北京 23．（18 分）利用电场和磁场，可以将比荷不同的离子分开，这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用。如图所示的矩形区域ACDG（AC 边足够长）中存在垂直于纸面的匀强磁场，A 处有一狭缝。离子源产生的离子，经静电场加速后穿过狭缝沿垂直于GA 边且垂直于磁场的方向射入磁场，运动到 GA 边，被相应的收集器收集。整个装置内部为真空。已知被加速的两种正离子的质量分别是m1和 m2（m1>m2），电荷量均为q。加速电场的电势差为U，离子进入电场时的初速度可以忽略，不计重力，也不考虑离子间的相互作用。⑴求质量为 m1 的离子进入磁场时的速率v1；⑵当磁感应强度...